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Anwendung · Maschinenbau

Wälzlager lasern: Lagerringe und Käfige sicher kennzeichnen

Wer Wälzlager lasern will, hat wenig Platz und einen gehärteten Werkstoff vor sich. Auf der Stirnseite eines Lagerrings bleiben oft nur wenige Millimeter für Hersteller, Kurzzeichen, Los und Code. Die Markierung darf dort weder auftragen noch die Härte des Rings an einer tragenden Stelle verändern.

Auf einen Blick

  • Markiert wird auf der Stirnseite, Laufbahn und Passflächen bleiben frei
  • Schwarzes Anlassen trägt nicht auf und hält die Anlagefläche plan
  • Rechteckige DataMatrix-Formate passen auf schmale Ringbänder
  • Nach dem Lasern braucht 100Cr6 wieder Korrosionsschutzöl
  • MOPA-Faserlaser bei 1064 nm für Ringe, UV oder Faser für Kunststoffkäfige

Beim Wälzlager lasern geht es selten um viel Fläche. Ein Rillenkugellager 6205 hat 52 mm Außendurchmesser, und auf der Stirnseite des Außenrings bleibt zwischen Fase und Dichtungsnut ein Band von wenigen Millimetern. Dort sollen Herstellerzeichen, Lagerkurzzeichen, Herkunftsland und Fertigungslos stehen, bei Präzisions- und Großlagern zusätzlich eine Seriennummer als DataMatrix-Code. Der Faserlaser schafft das berührungslos und ohne Werkzeugwechsel zwischen den Typen.

Wo am Lagerring markiert wird

Laufbahnen, Bohrung und Außenmantel bleiben tabu. Die Laufbahn trägt die Wälzkörper, und jede Änderung der Oberfläche würde dort die Lebensdauer verkürzen. Bohrung und Mantel sind Passflächen für Welle und Gehäuse. Ein Code auf dem Mantel würde beim Einpressen verschleißen und kann den Sitz stören.

Bleibt die Stirnseite. Sie ist aber selten eine freie Fläche, denn der Ring liegt mit ihr an einer Wellenschulter, einem Distanzring oder einem Sicherungsring an. Jede Erhebung über die plane Fläche verschiebt das Lager axial oder verkantet es. Damit fällt eine Gravur mit Schmelzaufwurf an den Rändern aus, sofern Sie den Grat nicht nachträglich entfernen. Bei Lagern mit Dicht- oder Deckscheiben kommt der Außenring meist an der freien Stirnseite zum Zug. Bei zerlegbaren Bauformen wie Kegelrollenlagern markieren Kunden Innen- und Außenring getrennt, damit die Teile später wieder zusammenfinden.

Wälzlagerstahl lasern: Härte und Wärmeeinfluss

Die meisten Ringe bestehen aus 100Cr6 (1.3505), durchgehärtet auf rund 60 HRC und danach bei niedriger Temperatur angelassen. Genau diese Anlasstemperatur überschreitet der Laser bei einer Anlassbeschriftung deutlich. In der obersten Schicht des Markierfelds entsteht dadurch eine dünne Zone, die weicher ist als der Grundwerkstoff. Wie tief sie reicht, hängt von Pulsdauer, Flächenenergie und Zahl der Durchgänge ab.

Auf der Stirnseite eines Standardlagers spielt das keine Rolle, weil dort keine Wälzbeanspruchung anliegt. Anders sieht es aus, wenn Sie nahe an einer belasteten Kante oder auf einem Bord markieren müssen. Dann gehört ein Schliffbild oder eine Mikrohärtemessung am Musterteil zur Freigabe. Mit einem MOPA-Faserlaser und kurzen Pulsen halten Sie die Wärme klein. Die Flächenenergie setzen Sie nur so hoch, wie der Kontrast es verlangt.

Für nichtrostende Lager aus martensitischem Chromstahl wie 1.4125 gilt dasselbe, dazu kommt das Thema Chromverarmung. Was dabei in der Oxidschicht passiert, erklären wir im Beitrag zur Anlassbeschriftung auf Edelstahl.

Welches Verfahren für die Lagerkennzeichnung passt

Auf geschliffenen Stirnseiten ist das schwarze Anlassen die Regel. Der Laser erwärmt die Oberfläche, eine Oxidschicht wächst, und es bleibt kein messbarer Aufwurf zurück. Die Fläche bleibt plan, und auf dem hellen Schliffbild steht ein tiefschwarzes Zeichen mit hohem Kontrast. Ihre Grenze hat die Anlassschicht bei Abrieb: Wenn ein Distanzring unter Vibration auf der Stirnseite reibt, kann eine Anlassmarkierung mit der Zeit verblassen.

Wo das zu erwarten ist, oder wo Lager aufgearbeitet und die Stirnseiten dabei nachgeschliffen werden, ist eine flache Gravur von einigen Hundertsteln Millimetern die robustere Lösung. Dann planen Sie einen Nachbearbeitungsschritt ein, der den Randaufwurf abträgt, etwa ein kurzes Läppen oder Bürsten, und prüfen die Planlage. Ein Mittelweg ist eine leichte Gravur mit einem anschließenden Anlassdurchgang im Grund, der den Kontrast verbessert. Grundlagen zu beiden Wegen auf Kohlenstoffstahl finden Sie unter Stahl lasern.

DataMatrix auf schmalen Ringen

Bei kleinen Lagern entscheidet die Bandbreite über das Codeformat. Ein quadratischer DataMatrix mit 16 × 16 Modulen nimmt 16 alphanumerische Zeichen auf. Bei 0,15 mm Modulgröße ist er 2,4 mm breit, dazu kommt auf jeder Seite eine Ruhezone von mindestens einem Modul. Reicht das Band dafür nicht, helfen die rechteckigen Formate des ECC-200-Standards, etwa 8 × 32 oder 12 × 36 Module. Sie liegen längs im Band und folgen der Krümmung gut genug, solange der Code im Verhältnis zum Ringradius kurz bleibt.

Klartext schreiben Sie auf der Stirnseite am besten als Bogentext. Der Galvo-Scanner führt den Strahl auf einem Kreisbogen um die Ringmitte, das Bauteil steht still. Eine Rotationsachse brauchen Sie dafür nicht, solange der Ring ins Markierfeld passt. Die Lesbarkeit hängt am Ende an der Modulgröße im Verhältnis zum Spot und am Kontrast auf der geschliffenen Fläche, die je nach Lichteinfall stark spiegelt. Diffuse Beleuchtung am Lesegerät hilft hier mehr als ein größerer Code. Wie Sie die Codequalität messen und gezielt verbessern, steht im Beitrag DataMatrix verifizieren.

Käfige, Dicht- und Deckscheiben

Nicht jede Kennzeichnung sitzt auf dem Ring. Käfige aus glasfaserverstärktem PA66 tragen oft ein Werkstoffzeichen oder eine Losnummer. Der Faserlaser schäumt das Polyamid hell auf, ein UV-Laser markiert feiner und mit weniger Wärme. Messingkäfige verhalten sich wie massives Messing, sie reflektieren stark und leiten die Wärme schnell ab. Auf Dichtscheiben aus NBR lasern Sie Logos und Typ direkt in die Elastomeroberfläche, auf Deckscheiben aus Stahlblech wieder per Anlassen. Ein System mit Faserlaser deckt damit die meisten Teile eines Lagers ab, für einen Kunststoffkäfig mit sehr feinem Text lohnt der Vergleich mit UV am Muster.

Prozess: Reinigung, Vorrichtung, Korrosionsschutz

Lagerringe kommen aus dem Schleifen mit Emulsion oder schon konserviert mit Öl an den Laser. Beides verdampft im Strahl, erzeugt Rauch und lässt den Kontrast von Teil zu Teil schwanken. Reinigen Sie deshalb das Markierfeld vor dem Lasern, eine kurze Reinigungsstation in der Zuführung reicht oft. Nach dem Lasern braucht der Ring wieder Korrosionsschutz. 100Cr6 rostet auch ohne Markierung, und die Anlassschicht schützt ihn nicht.

Für die Aufnahme bewährt sich ein Zentrierdorn oder ein Prisma, auf dem der Ring plan mit der Markierseite nach oben liegt. Die Höhe muss bei allen Lagergrößen einer Familie zur Fokusebene passen. Das lösen Kunden mit Wechseleinsätzen oder mit einer motorischen Z-Achse, die je Typ aus dem Programm angefahren wird. Hinweise zu Nestern und Mehrfachaufnahmen finden Sie unter Vorrichtungen für die Laserbeschriftung.

Ein weiterer Grund für die eindeutige Kennzeichnung sind Plagiate. Gefälschte Markenlager sind im Ersatzteilmarkt ein bekanntes Problem. Eine Seriennummer im DataMatrix, die Ihr Kunde gegen Ihre Datenbank prüfen kann, macht eine Fälschung deutlich schwerer als ein reines Logo.

Welcher Beschriftungslaser zu Ihrer Lagerfertigung passt

Für Ringe aus Wälzlagerstahl ist der Faserlaser mit 1064 nm die richtige Quelle. Unsere Systeme arbeiten mit MOPA-Technik, damit lassen sich Pulsdauer und Frequenz getrennt einstellen und die Wärme im gehärteten Stahl genau dosieren. Wenn Sie Lager in kleinen und mittleren Losen fertigen oder Muster für Kunden kennzeichnen, ist der GRAVIS Faserlaser als Arbeitsplatzsystem der Laserklasse 1 passend. In eine bestehende Montage- oder Schleiflinie binden Sie den INTEGRA ein. Große Ringe und automatisierte Zellen mit Roboterbeladung sind ein Fall für den GLX500. Alle drei entwickeln und bauen wir in Rüthen.

Schicken Sie uns zwei oder drei Ringe aus Ihrer Serie, gern geschliffen und im Lieferzustand. Nennen Sie uns Inhalt und Codeformat der Kennzeichnung und wie die Stirnseite später eingebaut wird. Wir lasern Muster, messen die Codequalität und geben Ihnen die Parameter mit. Die Anfrage geht direkt über den Kontakt.

FAQ

Häufige Fragen

Die wichtigsten Antworten kompakt zusammengefasst.

Q01 Wo darf man ein Wälzlager mit dem Laser beschriften?
In der Regel auf der Stirnseite des Außen- oder Innenrings. Laufbahnen, Bohrung und Außenmantel sind Funktions- und Passflächen und bleiben frei. Weil die Stirnseite häufig an einer Wellen- oder Gehäuseschulter anliegt, wählen Sie ein Verfahren ohne Materialaufwurf, meist das schwarze Anlassen.
Q02 Verliert ein gehärteter Lagerring durch die Laserbeschriftung an Härte?
Wälzlagerstahl wie 100Cr6 wird nach dem Härten bei niedriger Temperatur angelassen. Der Laser erwärmt die Oberfläche kurzzeitig deutlich darüber und lässt deshalb eine sehr dünne Randschicht im Markierfeld nach. Auf einer unbelasteten Stirnseite ist das unkritisch. Soll an einer belasteten Stelle markiert werden, prüfen Sie das am Muster mit Härtemessung oder Schliffbild.
Q03 Wie groß kann ein DataMatrix-Code auf einem Lagerring sein?
Das hängt von der Bandbreite der Stirnseite ab. Ein quadratischer Code mit 16 × 16 Modulen und 0,15 mm Modulgröße misst 2,4 mm Kantenlänge, dazu kommt die Ruhezone. Auf sehr schmalen Ringen passen rechteckige Formate wie 8 × 32 oder 12 × 36 Module besser, weil sie der Form des Bandes folgen.
Q04 Rostet die Laserbeschriftung auf einem Wälzlager?
100Cr6 ist kein nichtrostender Stahl, er rostet mit und ohne Markierung. Die Anlassschicht ist kein Korrosionsschutz. Bauen Sie deshalb das Konservieren nach dem Lasern fest in den Ablauf ein, so wie es für die übrige Ringoberfläche ohnehin geschieht.
Q05 Welcher Laser eignet sich zum Beschriften von Wälzlagern?
Für Ringe aus Wälzlagerstahl und nichtrostendem Lagerstahl ist ein MOPA-Faserlaser mit 1064 nm die passende Quelle, weil sich die Wärme über Pulsdauer und Frequenz fein dosieren lässt. Für Käfige aus glasfaserverstärktem Polyamid kommen je nach gewünschtem Kontrast Faser- oder UV-Laser infrage.

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